Что такое циркониевый керамический наполнительный насос

---

В таких отраслях, как медицина, пищевая промышленность и химическое машиностроение, где требуется строгая гигиена, безопасность и точность процесса, традиционные металлические или пластиковые насосы для наполнения постепенно заменяются новыми материалами из-за таких проблем, как коррозия, износ и загрязнение. Насос для наполнения циркониевой керамикой стал "новым фаворитом" в области транспортировки промышленных жидкостей благодаря своим уникальным характеристикам материала и точности конструкции.

Основной принцип: Точное измерение достигается за счет механического возвратно-поступательного движения
Насос для наполнения циркониевой керамики - это высокоточное оборудование для дозирования жидкостей, основанное на принципе механического возвратно-поступательного движения. Его основной режим работы делится на два этапа:
Всасывающая ступень с отрицательным давлением: Керамический плунжер движется линейно вниз, и объем камеры насоса расширяется, создавая отрицательное давление. Жидкость всасывается через входное отверстие поворотного клапана;
Ступень нагнетания положительного давления: Плунжер движется вверх, сжимая камеру насоса, и жидкость вытекает через выходной патрубок поворотного клапана под положительным давлением.
Этот процесс достигает контроля потока за счет точной координации керамических плунжеров и втулок в сочетании с обратной связью от датчиков, образуя замкнутую систему управления, что обеспечивает незначительное повышение точности наполнения. Например, насос из циркониевой керамики, произведенный одним предприятием, может контролировать погрешность в пределах ±0,3% при наполнении вакцин, что значительно превышает уровень точности ±1,5% традиционных металлических насосов.

Структурный состав: Основные преимущества прецизионных керамических компонентов
Это устройство состоит в основном из трех модулей:
Керамические измерительные компоненты
Циркониевая керамическая гильза: в качестве основного корпуса насосной камеры, ее твердость по шкале Мооса достигает 8-9 уровня (уступает только алмазу), шероховатость поверхности Ra ≤ 0,1 мкм, и она может выдерживать непрерывную эрозию частицами кварца (уровень твердости по шкале Мооса 7) без износа. На примере медного рудника показано, что срок службы металлических плунжеров при транспортировке кварцсодержащего шлама составляет всего 2 месяца, в то время как керамические плунжеры могут прослужить более 24 месяцев.
Керамический плунжер: Контроль зазора с гильзой достигается за счет сверхточной обработки (обычно ≤ 5 мкм), в сочетании с чрезвычайно низким коэффициентом теплового расширения (α ≈ 10,5 × 10 -⁶/℃), что обеспечивает сохранение герметичности после высокотемпературной стерилизации.
Измерительный стержень с щелевым клапаном: благодаря конструкции поворотного клапана всасывание и нагнетание можно переключать путем переключения состояния соединения впуск/выпуск. Его керамический материал позволяет избежать проблем с нарушением герметичности, вызванных коррозией металлического корпуса клапана.
Модуль жидкостного интерфейса
Впускные и выпускные патрубки из нержавеющей стали быстро соединяются зажимами, поддерживая процессы CIP (очистка в режиме онлайн) и SIP (стерилизация в режиме онлайн). Практика одной фармацевтической компании показала, что такая конструкция сокращает время очистки со 120 минут для традиционных металлических насосов до 45 минут.
Модуль управления приводом
Система сервопривода может обеспечить контроль положения на уровне 0,01 мм, в сочетании с датчиками давления (точность ± 0,1% FS) и датчиками температуры (погрешность ± 1 ℃), чтобы построить интеллектуальную сеть мониторинга. Компания по производству литиевых батарей сократила частоту перерывов при транспортировке суспензии фосфата железа лития с 15 раз в месяц до 2 раз благодаря этой системе.

Преимущество в производительности: Четыре основные болевые точки отрасли

1. Длительный срок службы и низкая стоимость обслуживания
   Износостойкость циркониевой керамики в 5-8 раз выше, чем хромированной стали. При транспортировке суспензии фосфата лития с твердым содержанием 60% ежемесячный износ составляет менее 0,05 мм, что составляет лишь 1/20 от износа металлических шнеков. После того как на одном нефтехимическом предприятии были установлены керамические насосы, время непрерывной работы загрузочного оборудования крекинг-печи увеличилось с 72 часов до 300 часов, а ежегодные расходы на техническое обслуживание сократились на 65%.
2. Адаптация к экстремальным условиям работы
   Высокая термостойкость: Циркониевая керамика с температурой плавления 2700 ℃ может сохранять высокую прочность в условиях 850 ℃. Одна полупроводниковая компания использовала ее в процессе нанесения фоторезиста, чтобы решить проблему неравномерного покрытия, вызванного деформацией металлических насосов при температуре 150 ℃.
   Химическая инертность: Он невосприимчив ко всем кислотам, щелочам и органическим растворителям, кроме фтористоводородной кислоты. Если химическое предприятие использует его для транспортировки концентрированной серной кислоты, срок службы оборудования увеличивается с 3 месяцев для металлических насосов до 5 лет.
3. Гарантия асептического производства
   Кристаллическая структура с нулевой пористостью и гладкостью поверхности Ra ≤ 0,1 мкм снижает уровень адгезии микроорганизмов на 99,7% по сравнению с нержавеющей сталью. При производстве детских смесей керамические насосы подвергаются паровой стерилизации при температуре 140 ℃, а тест на растворенные вещества соответствует стандартам FDA, в то время как пластиковые насосы при таких условиях дают 0,3-0,5 мг/л осадков пластификатора.
4. Точный контроль измерений
   Благодаря координации сервопривода и обратной связи с датчиком можно достичь градиентного наполнения в диапазоне 0,1-2000 мл. Когда косметическое предприятие использовало его для суб-упаковки эссенции, стандартное отклонение содержимого одного флакона снизилось с 0,15 мл металлического насоса до 0,03 мл, а количество жалоб клиентов уменьшилось на 82%.

Сценарии применения: охватывают шесть высокоточных и передовых областей
Фармацевтическое производство
Заполнение вакцин: Свойство керамического насоса осаждать ионы, не содержащие металлов, обеспечивает стабильную активность мРНК-вакцин при хранении при температуре -70 ℃.
Производство антибиотиков: Одно предприятие использовало его для транспортировки пенициллинового ферментационного бульона, чтобы избежать разрушения препарата под воздействием металлических насосов, что привело к увеличению выхода продукта на 12%.
новая энергетика
Подача электролита: Керамический насос контролирует количество осадков ионов железа до уровня <0,1ppb, что позволяет литий-ионному аккумулятору иметь ресурс цикла более 3000 раз.
Исследование и разработка твердотельных аккумуляторов: В лаборатории использовался миниатюрный керамический насос (диаметр <5 мм) для точного контроля толщины покрытия сульфидного электролита, и коэффициент выхода увеличился с 68% до 92%.
Производство полупроводников
Покрытие фоторезиста: стабильная производительность с частотой пульсаций <0,5%, решение проблемы отслоения рисунка пластины, вызванной традиционными насосами.
Процесс CMP: Отсутствие осыпания частиц снижает плотность дефектов на поверхности пластины с 12/см² до 3/см².
пищевая промышленность
Молочные смеси для детей: После УВТ-стерилизации скорость денатурации белка в керамических насосах снижается на 40% по сравнению с металлическими насосами.
Розлив пива: На ремесленной пивоварне с его помощью контролируют растворимость углекислого газа, увеличивая равномерность пузырьков в пиве на 35%.
область химического машиностроения
Транспортировка катализаторов: Нефтехимическое предприятие использует керамические насосы для транспортировки катализаторов на основе платины, и срок службы оборудования увеличился с 8 месяцев для металлических насосов до 5 лет.
Реакция под высоким давлением: Керамический корпус насоса из карбида кремния может выдерживать давление 30 МПа, что соответствует требованиям сверхкритического процесса экстракции CO ₂.
повседневная химическая промышленность
Наполнение шампунем: Не пульсирующая конструкция керамического насоса снижает стандартное отклонение чистого содержимого одного флакона с 0,5 мл до 0,1 мл.
Производство зубной пасты: На одном из предприятий он используется для транспортировки паст, содержащих абразивный кремнезем, и скорость износа оборудования снижается на 90% по сравнению с металлическими насосами.

Технические ограничения и направления развития
Несмотря на отличные характеристики насосов из циркониевой керамики, все еще существуют три основные проблемы:
Узкое место в стоимости: Сложность обработки керамических материалов высока, а первоначальные инвестиции в 2-3 раза превышают стоимость металлических насосов;
Хрупкий риск: Необходимо снизить вероятность образования трещин в результате механического воздействия путем разработки конструкции, предотвращающей столкновения (например, добавление буферных слоев);
Ограничение по среде: Не устойчивы к высокоагрессивным средам, таким как плавиковая кислота, и должны быть заменены на керамику из карбида кремния.
В будущем, благодаря интеграции технологии 3D-печати керамики и систем мониторинга IoT, насосы из циркониевой керамики будут развиваться в направлении миниатюризации (<1 мм) и интеллекта (предиктивное обслуживание). Одно из предприятий разработало интеллектуальный керамический насос со встроенными датчиками давления температуры расхода трех параметров, который может предупреждать о сбоях в работе оборудования за 48 часов и сокращать незапланированные простои на 70%.

Насос для наполнения из циркониевой керамики - это не простая замена оборудования, а технологическая модернизация для суровых условий работы и требований к качеству. Благодаря прорыву в материаловедении он идеально решает три основные проблемы износа, коррозии и загрязнения, с которыми сталкиваются высокотехнологичные производства в процессах точного наполнения. Хотя первоначальные инвестиции в него могут быть выше, чем в традиционные насосы, улучшение качества продукции, снижение производственных рисков, сокращение затрат на обслуживание и общие преимущества делают его ключевым оборудованием для достижения эффективного и высококачественного производства в таких передовых областях, как литиевые батареи, фотовольтаика, полупроводники и биофармацевтика.

Керамика Brudeze поставляет и продает широкий ассортимент высококачественного кварцевого стекла, включая глиноземистую керамику, циркониевую керамику, керамику из нитрида кремния, керамику из нитрида алюминия, керамику из карбида кремния, керамику из карбида бора, биокерамику, обрабатываемую керамику и т.д. Мы можем удовлетворить требования заказчика к различным керамическим изделиям.